GPS接收机通过卫星信号从卫星到达接收机的传送时间计算其位置。每个卫星连续不断地传送信息，包括时间信息，精确的轨道信息（星历），全部GPS卫星的健康参数和粗略的轨道信息。接收机通过测量信号的传送时间，计算出每颗卫星的距离。接收机使用几何三角测量，并根据这些卫星的距离和位置确定接收机的位置。接收机的位置通过移动地图或纬度和经度进行展示，还可能包括高度信息。使用GPS的用户通过位置的变化，也可以显示其他相关信息，例如方向和速度。

因为确定一个空间点需要三维坐标，所以用户只要能看见三颗卫星，分别确定用户到这三颗星的距离就可以求出其位置。然而，距离等于时间乘光速因为光速很大，一个非常小的卫星信号时间差就会导致测量上的巨大误差。接收机需要使用第4颗卫星来决定时间t，t用来纠正接收机钟差。多数GPS的应用只体现在位置的计算，而不关注非常精确的时间计算，例如时间传递和交通信号授时。

虽然正常的运行需要4颗卫星信息，但在特殊情况下可用更少的卫星进行定位。一种可能的情况是已知某一个参数（例如，已知一只船或一架飞机的高度），接收机只用三颗卫星就能决定其位置。另一种可能是GPS接收机使用已知的线索或假设（如再度使用已知的海拔高度，航位推测法，惯性导航及交通工具计算的信息）。不过，卫星少于4颗时，定位精度变的差一些。

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